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告别磁盘 全闪存阵列有自己的发展思路

2014-11-12 22:37:54 来源:比特网

Gartner不久之前发布了一个全闪存阵列市场发展的报告,其中有意思的是在这份报告中全闪存阵列的名称由之前的All-Flash Array(全闪存阵列,AFA)变成了Solid-State Array(固态阵列,SSA)。当然,相信SSA取代AFA并不是简单的称呼上的替代,Gartner认为全闪存阵列应该是只能用闪存,用不了硬盘,也不能是混合阵列,这样一来,全闪存阵列市场的规模和产品的定性将变得更加简单,而且这个定义明确的将闪存与磁盘区分开来。似乎这也是让用户认识到闪存开辟的是一个新的存储时代。

笔者认为闪存之所以要与磁盘完全区分开来是因为两者的优劣势完全不同,闪存的优势在于高IOPS、低延迟,而劣势在于每GB成本很高、NAND在经历一定次数的擦写之后就会造成其物理损坏而不能使用,此外闪存还存在写放大的问题;磁盘方面优势则是每GB成本很低,劣势在于寻道延迟造成的低IOPS和高延迟。所以面对两种特点各异的存储介质,存储阵列层面所考虑的问题自然是不一样的。

虽然全闪存阵列需要采取异于磁盘阵列的研发方向,但是其仍然要从性能和管理两个方面进行考量,这点是两者是相同的。从阵列层面,全闪存阵列需要从三个方面对存储架构进行再造以更好地优化利用闪存,首先更好地优化和交付闪存性能。这点是全闪存阵列应该完成的基本功能,闪存由于没有寻道延迟,所以发挥其性能并不需要从多个SSD并发来提高性能,而是应该提高SSD的接口带宽并优化读写路径,如此来简化读写操作。

其次,延长闪存存储的使用寿命。这是全闪存阵列必须要考虑的一个问题。如上文所说,NAND的擦写次数是有限的,而且有写放大的问题。所以为了避免浪费如此多的空间,全闪存存储阵列包将多个数据写入打包至一个与其大小匹配的较大数据块中,或者尽量与块大小固定的闪存保持一致。将所有这些数据打包在一起并稍后写入同一闪存块中,可以最大程度地减少,或者甚至避,或者甚至避免出现空间浪费现象。

惠普先与 SSD 供应商紧密合作,减少惠普3PAR StoreServ 7450 内部占用的SSD中配置过度的空间。随后,HP 3PAR StoreServ 7450 使用其整个系统范围内的备用技术,释放每个 SSD 中的额外空间以管理耗损。通过使用此技术,企业可多获取高达20%的SSD容量,且丝毫不降低抗耗损能力。

为了延长闪存寿命,无非减少写入数据量和写操作次数。除了优化读写外,还有些技术同样可以达到延长闪存寿命的效果。比如惠普3PAR 7450采取了使用重复数据删除(通过ASIC实现)来减少数据的写入。这样做的最大好处就是极大的减少了应用对闪存的擦写,提高了整个全闪存阵列的使用寿命。而且重复数据删除ASIC的使用释放了数据重删对处理器资源的占用,在负载较高的环境中,全闪存阵列依然能够保持重删比率和处理速度。

最后是保持闪存中存储数据的完整性,再深入一点可以说是保障全闪存阵列的高可用性。全闪存阵列能否成功,很大程度上在于其稳定性和高可用性,因为其高性能只有在做Tie1存储时才会有重要意义,而对于Tie1层存储来讲,高可用性是首要的。而新一代的惠普3PAR 7450 已经可以做到6 个 9 级别 (99.9999%) 的可用性保证。

可以看出不论是性能,还是可用性方面,惠普3PAR 7450都已经是比较完善的产品,从用户需求的来讲,在数据库、高性能计算等应用上都对全闪存阵列有着很高的需求。

上图摘自DCIG一份全闪存阵列的研究报告,可以看出全闪存阵列未来在针对关键业务(数据库、高性能计算、电子商务等)Tie1存储市场上仍有很大的发展空间。这也正是惠普3PAR 7450所看重的领域。